handout analisis sistem tenaga listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
1/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 1
HANDOUT
ANALISIS SISTEM TENAGA LISTRIK
OLEH: DRS. SUKIR, M.T
JURUSAN PT ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
2/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 2
A. KOMPETENSI YANG DIHARAPKAN
Setelah mengikuti materi ini diharapkan peserta memiliki kompetensi antara
lain sebagai berikut :
1. Mendeskripsikan kualitas daya listrik di industri.
2. Menjelaskan harmonik pada sistem tenaga listrik di industri.
3. Menjelaskan sisi praktis pemilihan motor listrik yang digunakan di industri.
B. INDIKATOR
Pencapaian kompetensi seperti tersebut di atas ditunjukkan dengan indikator
antara lain :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas
daya listrik di industri.
2. Mahasiswa dapat menjelaskan proses terjadinya harmonik pada
distribusi tenaga listrik.
3. Mahasiswa dapat menjelaskan deret Fourier yang mempresentasikan
harmonik pada gelombang terdistrosi distribusi tenaga listrik.
4. Mahasiswa dapat menjelaskan sumber-sumber harmonik pada distribusi
tenaga listrik di industri.5. Mahasiswa dapat menjelaskan efek harmonik pada distribusi tenaga
listrik di industri.
6. Mahasiswa dapat menjelaskan eliminasi harmonik pada distribusi tenaga
listrik di industri.
7. Mahasiswa dapat menjelaskan pengaruh perubahan tegangan terhadap
efisiensi, arus dan faktor daya motor listrik di industri.
8. Mahasiswa dapat menjelaskan pertimbangan dalam pengadaan motor
listrik di industri.
9. Mahasiswa dapat menjelaskan pengaruh beban terhadap efisiensi dan
faktor daya motor listrik di industri.
10. Mahasiswa dapat menjelaskan prosedur peningkatan efisiensi motor
listrik di industri.
11. Peserta dapat menjelaskan pemeliharaan motor listrik di industri.
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
3/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 3
C. MATERI
1. KUALITAS DAYA
Pada saat krisis energi termasuk energi listrik seperti saat ini, upaya
penghematan energi listrik menjadi satu keharusan. Perilaku penggunaan
energi listrik berpengaruh dominan terhadap pemborosan energi listrik,
disamping itu pemborosan energi listrik juga diakibatkan oleh rugi-rugi yang
ditimbulkan oleh peralatan listrik. Salah satu komponen pemborosan energi
listrik pada aspek teknis adalah penurunan kualitas daya (power quality).
Penurunan kualitas daya akan menyebabkan peningkatan rugi-rugi pada sisi
beban, bahkan bisa menyebabkan penurunan kapasitas daya (derating) pada
sisi pembangkitnya.
Sistem tenaga listrik di industri umumnya terdiri atas berbagai
komponen seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Komponen-komponen
tersebut tentu saja memiliki karakteristik sendiri-sendiri yang secara sistem
akan memberikan pengaruh terhadap kualitas daya listrik di industri.
Gambar 1. Komponen sistem tenaga listrik di industri
Keterangan:
1. Generator Diesel
2. State Electrical Company
3. Change Over Switch (COS)
4. Main Distribution Panel (MDP)
5. Sub Distribution Panel (SDP)
6. Rectifier
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
4/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 4
7. Battery Rectifier and UPS (Back Up)
8. Inverter
9. Un-interruptable Power Supply (UPS)
10. Power Quality Equipment (AVR, Electroflow, Capacitor bank, dsb.)
11. Grounding terminal
12. Essential AC load (equipment)
13. Essential DC load (central, transmission, dsb)
14. Non Essential AC load(AC, lamp, dsb)
Kualitas daya merupakan hal penting dalam sistem tenaga listrik di
industri. Sistem tenaga listrik di industri dengan kualitas daya yang baik
berdampak pada terjaganya kontinyuitas pelayanan daya listrik. Disamping
itu mempengaruhi pula terpeliharanya keselamatan manusia dan peralatan
dari sengatan listrik serta dapat menghemat energi listrik maupun biaya
penggunaan listrik. Sebaliknya jika kualitas daya tidak baik maka akan
mengganggu kinerja sistem tenaga listrik seperti sering terjadi gangguan
kontinyuitas pelayanan, hubung singkat, potensi kebakaran, pemborosan
pembayaran rekening listrik, kerusakan pada alat-alat elektronika dan
sebagainya.Kualitas daya adalah syarat umum yang menggambarkan karakteristik
parameter catuan seperti arus, tegangan, frekuensi dan bentuk gelombang
dibandingkan dengan standar atau harapan/tuntutan (Heydt,1991).
Sedangkan menurut Ducan (1996) menyebutkan The term Power Quality
describes a broad subject that includes continuity of service, variation in
voltage magnitude, transient voltages and currents, and harmonic content in
the sinusiodal waveform.
Kualitas daya dapat dikatakan sebagai syarat mutu catuan listrik yang
terjadi karena anomali pada parameter kelistrikan dalam komponen tegangan
sumbernya. Suplai daya listrik dari generator pembangkit sampai ke beban
dioperasikan dalam batas toleransi parameter kelistrikan seperti tegangan,
arus, frekuensi dan bentuk gelombang. Anomali dan deviasi diluar batas
toleransi pada parameter tersebut mempengaruhi kualitas daya yang
menyebabkan operasi tidak efisien dan dapat merusak perangkat.
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
5/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 5
Beberapa contoh perangkat penyebab dan perangkat yang sangat
sensitif terhadap rendahnya kualitas daya secara umum seperti contoh pada
Tabel 1.
Tabel 1. Contoh perangkat penyebab dan perangkat yang sangat
sensitif terhadap rendahnya kualitas daya
Perangkat Penyebab Perangkat Sensitif
Komputer Komputer
Mesin foto copy Sistem kontrol
Perangkat konversi (Inverter, UPS,Rectifier, dan Conventer) denganSwitch mode atau Thyristor
Telekomunikasi ( digital)
Control (AVR, kapasitor bank),Thyristor Control Kabel daya, kabel data
Switching beban besar Building Management System
Sistem signaling
Alat ukur/meter
Perangkat medis
Diesel genset
Switching (MCB,CB dll )
Dengan adanya penurunan kualitas daya, tidak sedikit peralatan-
peralatan yang rusak, sehingga kerugian waktu, material dan biaya yang
ditanggung cukup banyak serta dapat menyebabkan beberapa konsekuensi
seperti :
a. Kehilangan atau menurunkan tingkat produksi
b. Kehilangan atau menyebabkan error data
c. Tidak efisien (life time menurun dan biaya perbaikan tinggi)
d. Keamanan personel, misalnya seseorang menyentuh bagian instalasi
listrik yang bocor arusnya.
Permasalahan yang berkaitan dengan kualitas daya diantaranya
adalah fluktuasi tegangan (over/under voltage), noise, harmonik yang
mencakup Total Harmonic Distortion (THD), Individual Harmonic Distortion
(IHD) dan K-factor. Hal lain yang berkaitan dengan kualitas daya yakni sag,
swell, transient, variasi frekuensi, flicker, beban induktif yang berdampak
pada turunnya faktor daya, ketidakseimbangan tegangan, ketidakseimbangan
arus pada sistem tiga phase, efisiensi beban rendah dan sebagainya. Voltage
sag adalah suatu penurunan tegangan dalam waktu yang sangat singkat
antara 0,5 sampai 30 siklus yang biasanya diakibatkan oleh gangguan atau
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
6/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 6
starting beban-beban besar. Sag tegangan bias juga terjadi untuk waktu yang
lebih lama dari 30 siklus sampai 3 detik (momentary) dan 3 dtik sampai 1
menit (temporary). Swell mempunyai pengertian yang sama dengan sag
namun pada konteks kenaikan tegangan. Sedangkan transient bisa terjadi
secara impulsif maupun oscilatory. Mengingat keterbatasan waktu, maka
dalam modul ini permasalahan yang berkaitan dengan kualitas daya dibatasi
hanya pada harmonik dan sisi praktis pemilihan motor listrik untuk
mendukung kualitas daya listrik pada sistem tenaga listrik di industri.
2. HARMONIK
a. Pengertian Harmonik
Perkembangan aneka jenis beban listrik di industri terutama yang
mengandung rangkaian elektronika di dalamnya menyebabkan gelombang
tegangan dan arus listrik berubah menjadi tidak sinus murni atau menjadi
gelombang terdistorsi. Gelombang arus dan tegangan listrik terdistorsi
tersebut mengakibatkan munculnya harmonik. Uraian harmonik pada
distribusi tenaga listrik berikut mengacu pada Very Hidayat (2007).
Zaman dulu sebelum era elektronika modern, sumber daya listrikdimaksudkan untuk memberikan energi listrik pada beban lampu pijar,
pemanas, penyearah dengan dioda dan lain-lain. Beban tersebut tidak
mempengaruhi karakteristik pada tegangan, arus, frekuensi dan bentuk
gelombang artinya bentuk gelombang tidak berubah (tetap) maka beban
demikian disebut beban linear. Perkembangan teknologi elektronika dan
teknologi sistem konversi dan kontrol yang menjadi beban sumber daya listrik
akan mempengaruhi karakteristik pada tegangan, arus, frekuensi dan bentuk
gelombang, artinya bentuk gelombang berubah atau cacat, beban tersebut
disebut beban non linear.
Beban listrik yang digunakan jika tidak berpengaruh pada bentuk
gelombang (sinus) sumbernya, maka disebut beban linear karena naik dan
turunnya gelombang arus sesuai atau proposional dengan bentuk gelombang
tegangan. Bila tegangan sumber sinusoidal maka arus yang melewati beban
harus sinusoidal juga.
Beban listrik yang digunakan jika berpengaruh pada bentuk gelombang
(sinus) sumbernya, maka disebut beban non linear karena naik dan turunnya
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
7/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 7
arus (gelombang) tidak sesuai dengan bentuk gelombang tegangan. Bila
tegangan sumber sinusoidal maka arus lewat beban tidak sinusoidal lagi.
Arus harmonik timbul akibat dari kenyataan bahwa peralatan mempunyai
impedansi yang berubah tiap setengah gelombang dari e.m.f. yang bekerja
atau dia membangkitkan e.m.f. balik dengan bentuk tidak sinusiodal.
Beban non linear akibat komponen non linear yang digunakan akan
berpengaruh terhadap kecacatan bentuk gelombang input baik arus maupun
tegangan dan kecacatan gelombang ini akan menimbulkan harmonik. Beban
non linear menimbulkan perkalian frekuensi dasar (harmonik) pada
gelombang dasarnya.
Menurut Suharjanto Muljono (2006) menjelaskan beberapa pengertian
yang mengemukakan tentang harmonik diantaranya, sebagai berikut:
a. Secara matematis adalah suatu komponen yang berorde lebih dari satu
dari suatu fungsi periodik dengan analisa deret Fourier.
b. Secara listrik adalah suatu karakteristik komponen yang mengakibatkan
perubahan bentuk gelombang arus atau tegangan dari yang seharusnya
(membuat cacat gelombang) atau sesuai teori bahwa non sinusoidal AC
sama dengan jumlah sinusoidal dasar dengan komponen harmoniknya(perkalian dengan frekuensi dasarnya).
c. Menurut kamus (Kamus Teknik listrik, K.G. Jackson,1994):
1) Harmonik adalah salah satu komponen sinus pada sebuah
gelombang periodik komplek yang mempunyai frekuensi sebesar
perkalian integral dari frekuensi dasar gelombang tersebut.
2) Cacat harmonik adalah perubahan bentuk gelombang akibat adanya
komponen frekuensi tambahan.
d. Harmonik pada beban non linear akan menimbulkan cacat gelombang
yang akan merusak bentuk gelombang sumber dan menimbulkan
harmonik perkalian bilangan bulat dari frekuensi dasar yang akan
mengganggu sumber.
e. Menurut IEC55-1 dan 55-2: Harmonic (component) A component of order
greather than 1 of the Fourier series of a periodic quantity
Nanan Tribuana (1999) mengatakan, pada dasarnya, harmonik adalah
gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang
merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya.
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
8/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 8
Kemudian pada modul ini digunakan dua kata distorsi harmonik karena
lebih untuk menguatkan bahwa dua kata tersebut membentuk kesatuan
makna bahwa gangguan akibat harmonik akan mendistorsi gelombang
sumber baik arus maupun tegangan. Berubahnya gelombang arus dan
tegangan ini mengindikasikan menurunnya kualitas daya. Istilah distorsi
harmonik atau harmonic distortion banyak digunakan dalam jurnal penelitian
maupun artikel yang membahas kualitas daya, antara lain:
Dalam situs www.maxim-ic.com dikatakan bahwa definisi harmonic
distortion adalah the presence of frequencies in the output of a device that
are not present in the input signal. V.J. Gosbell (2000) mengatakan Harmonic distortion is the change in the
waveform of the power supply voltage from the ideal sinusoidal
waveform.
Dalam jurnal yang ditulis pada situs www.mtecorp.com dengan judul
Economical Solutions to Meet Harmonic Distortion Limits mengatakan
Electric utilities, consulting engineers and major production or process
facilities throughout the world are readily adopting various harmonic
distortion standards.
Ilustrasi penguraian gelombang terdistorsi atas gelombang-gelombang
penyusunnya seperti dicontohkan pada gambar 2.
Gambar 2. Gelombang terdistorsi atas gelombang-gelombang
penyusunnya
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
9/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 9
Harmonik biasanya digunakan untuk mendefinisikan distorsi gelombang
sinus arus dan tegangan pada amplitudo dan frekuensi yang berbeda.
Beberapa harmonik dengan amplitudo dan frekuensi yang berbeda dapat
membentuk satu gelombang terdistorsi. Tingkat dari besarnya gangguan
akibat adanya harmonik pada tegangan atau arus adalah faktor distorsi, yaitu
100 kali harga (RMS) dari semua harmonik dibagi dengan harga RMS dari
gelombang dasar. Besaran ini disebut Total Harmonic Distortion (THD) dan
digunakan dalam satuan persen (%). Gelombang arus yang mengandung
komponen harmonik disebut arus yang terdistorsi. Sumbangan masing-
masing komponen harmonik terhadap distorsi arus maupun tegangan
dinyatakan oleh Individual Harmonic Distortion (IHD), sedangkan sumbangan
semua komponen harmonik terhadap distorsi arus ataupun tegangan
dinyatakan oleh THD. IHD dan THD untuk gelombang arus didefinisikan pada
persamaan di bawah ini:
=
=1
2
n
nRMS II ..(1)
2
1
2
2
2
IIII RMSn
nh ==
=.(2)
%1001
xI
IIHD n=
%100%1002
1
2
1
2
1
2
2
xI
IIx
I
I
THD RMSn
n
arus
==
=..(3)
dimana:
n = 2, 3, 4,
I1 = Nilai efektif gelombang dasar
In = Nilai efektif gelombang harmonik ke-n
Semakin besar nilai THD maka arus semakin terdistorsi. Nilai THD
untuk gelombang sinusoida murni adalah nol.
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
10/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 10
b. Deret Forier yang Mempresentasikan Harmonik.
Torema fourier menyatakan bahwa semua bentuk fungsi periodik non
sinusiodal dapat direpresentasikan sebagai penjumlah dari beberapa fungsi
sebagai berikut (Schneider, 2000):
1) Sebuah bentuk sinusiodal pada frekuensi dasar.
2) Bentuk sinusiodal harmonik dimana frekuensi adalah perkalian dari
frekuensi dasar.
3) Sebuah komponen DC yang dipakai.
Harmonik orde ke-n dalam suatu gelombang adalah n kali frekuensi
dasar. Persamaan untuk perluasan harmonik dari suatu fungsi periodik
adalah sebagai berikut:
)(sin2)(~
1
n
n
n
tnYnYoty += =
= .(4)
dimana:
Yo = nilai dari komponen DC umumnya nol.
Yn = nilai rms dari harmonik ke-n
= frekuensi anguler dari frekuens dasar
n = pergeseran dari komponen hamonik pada saat t = 0
Resultan arus dan tegangan kompleks dalam suatu rangkaian listrik
linier merupakan penjumlahan dari masing-masing suku dasar dan suku
harmonisnya. Demikian pula gelombang tegangan kompleks dapat diuraikan
menjadi suku dasar dan suku harmonisnya. Pada tahun 1822, seorang
matematikawan Perancis, Jean-Baptiste Joseph Fourier, memperkenalkan
bahwa fungsi periodik kompleks dapat diturunkan menjadi suku-suku
sinusiodal yang merupakan kelipatan dari frekuensi dasarnya. Secara
matematis gelombang tegangan kompleks dapat dituliskan:
)sin(...)2sin()sin( 2211 nnmmm tnVtVtVV ++++++= (5)
Dimana = 2f, f adalah frekuensi dasar gelombang kompleks dan V1m
Vnm adalah harga puncak tegangan dasar V1m dan tegangan ke-2 sampai
dengan ke-n. dengan cara yang sama nilai sesaat untuk arus kompleks
dituliskan sebagai:
)sin(...)2sin()sin( 2211 nnmmm tnItItII ++++++= ..(6)
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
11/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 11
Jika pergeseran sudut fase tegangan dan arus pada frekuensi dasar
dinotasikan sebagai 1 (1 = 11), maka untuk harmonik ke-2 sampai ke-n
pergeseran sudut fasenya dinotasikan sebagai 1 n, sehingga persamaan
(6) di atas dapat dituliskan kembali dalam bentuk:
)sin(...)2sin()sin( 2211 nnmmm tnItItII ++++++= ..(7)
Gambar 3. Gelombang dasar dan gelombang-gelombang sinus
pembentuk harmonik.
Jika gelombang-gelombang sinusiodal yang frekuensinya kelipatan dari
frekuensi dasarnya atau kelipatan frekuensi harmoniknya disuperposisikan
maka akan menghasilkan gelombang harmonik yang tidak sinus.
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 50 100 150 200 250 300 350 400
50 Hz
100 Hz
150 Hz
200 Hz
250 Hz
300 Hz
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
12/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 12
Gambar 4. Gelombang harmonik hasil superposisi dari gelombang-
gelombang sinusoidal
c. Harmonik Arus dan Harmonik Tegangan
Daya yang diserap oleh beban non linier akan mengalir harmonik arus
di sistem distribusi. Harmonik arus ini akan mengalir melalui impedansi dalam
sistem sehingga menghasilkan harmonik tegangan. Impedansi dari konduktor
naik pada saat fungsi frekuensi dari arus melewatinya. Untuk tiap arus
harmonik orde ke-n terdapat suatu nilai impedansi Zh pada rangkaian suplai.
Arus harmonik Ih yang melalui impedansi menghasilkan tegangan harmonik
Vh, dimana Vh = Z h x I h (aplikasi sederhana hukum ohm).
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
13/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 13
Gambar 5. Harmonik tegangan disebab harmonik arus
d. Sumber-sumber Harmonik
Diantara beberapa bagian sistem distribusi tenaga listrik di industri
seperti tersebut di atas, terdapat bagian terutama beban yang
menghasilkan harmonik. Menurut S. M. Halpin (2001), secara garis besar
beban-beban yang menghasilkan harmonik dapat dikelompokan menjadi
tiga, yaitu:
1) Arcing loads. Karakter gelombang yang diakibatkan oleh jenis beban ini
menimbulkan gelombang yang bersifat acak. Jenis beban ini seperti
tanur listrik (electric arc furnace), lampu flourecent, lampu mercury,
lampuxenon dan lampu neon.
2) Semiconductor converter loads. Karakter gelombang yang diakibatkan
oleh jenis beban ini bersifat terpola. Beban ini seperti static power
converter (rectifiers atau inverters), pengisi baterai (bateray chargers),
electronic ballast, variable frequency, thyristor ac power controllers,
thyristor-controlled reactor (TCR), silicon controlled rectifier (SCR),
adjustable speed drive (ASD), Static Var Compensator (SVC), Static
Watt Compensator(SWC), UPS, dan lain-lain.
3) Loads with magnetic saturation of iron cores. Beban ini memilki karakter
gelombang terpotong. Jenis beban ini seperti overexcited transformator.
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
14/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 14
e. Efek Harmonik
Harmonik memiliki banyak efek negatif pada sistem tenaga listrik.
Dampak yang paling besar adalah peningkatan panas pada peralatan sistem
tenaga listrik, terutama pada transformator. Peningkatan panas ini
disebabkan karena selain oleh arus pada frekuensi dasar, eddy current loses
juga dihasilkan oleh arus harmonik. Peningkatan eddy current ini
meningkatkan suhu dan mengurangi umur kerja transformator. Sehingga
sebelum menggunakan transformator pada beban yang menimbulkan
harmonik harus ditentukan dahulu nilai K-factor Transformator.
K-factor Transformatoradalah faktor pengali dari eddy current losses.
Penghantar yang dilewati oleh arus nonlinier dengan K-factor sebesar k,
memiliki k kali rugi-rugi jika dilewati arus linier. Untuk mencari K-factor
Transformator yang akan menyuplai daya beban harmonik adalah dengan
rumus sebagai berikut:
2
1
22
RMS
n
n
I
In
faktorK
== (8)
dimana:
n = 1,2, 3, 4,
In = Nilai arus efektif gelombang harmonik ke-n
IRMS = Jumlah nilai arus fundamental dan arus harmonik
Banyak sekali efek atau akibat lain yang ditimbulkan masalah harmonik.
Mengutip dari beberapa referensi dan sumber hasil penelitian dapat dihimpun
efek-efek yang ditimbulkan dari harmonik, antara lain:
1) Merusak kapasitor bank karena terjadi resonansi harmonik. Unjuk kerja
sikring terganggu. Karakteristik arus waktu dari fuse dapat berubah.
2) Menambah rugi-rugi, pemanasan, torsi harmonik dan getaran pada motor
induksi dan motor sinkron.
3) Motor induksi akan mengalami kegagalan start dan berputar pada
kecepatan subsinkron (subsynchronous speeds).
4) Bertambahnya arus urutan negatif pada generator yang dapat
membahayakan rotor dan lilitan.
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
15/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 15
5) Meningkatnya panas eddy current, menimbulkan fluk harmonik dan
meningkatkan fluk densitypada transformator.
6) Terjadi tegangan dan arus lebih pada sistem karena terjadi resonansi.
7) Kawat netral berarus sehingga menyebabkan kabel menjadi panas,
kemudian menurunkan dielektrik kulit kabel.
8) Rele proteksi akan mengalami perilaku yang tak menentu (erratic
behaviour) atau malfungsi, terutama pada kontrol yang menggunakan
mikroprosesor dan solid-state.
9) Timbulnya getaran mekanis pada panel listrik yang merupakan getaran
resonansi mekanis akibat harmonik arus frekuensi tinggi. Harmonik dapat
menimbulkan tambahan torsi pada kWH meter jenis elektromekanis yang
menggunakan piringan induksi berputar. Sebagai akibatnya terjadi
kesalahan penunjukkan kWh meter karena piringan induksi tersebut
dirancang hanya untuk beroperasi pada frekuensi dasar.
10) Interferensi frekuensi pada sistem telekomunikasi karena biasanya kabel
untuk keperluan telekomunikasi ditempatkan berdekatan dengan kawat
netral. Harmonik ke tiga pada kawat netral dapat memberikan induksi
harmonik yang mengganggu sistem telekomunikasi.11) Pemutus beban dapat bekerja di bawah arus pengenalnya atau mungkin
tidak bekerja pada arus pengenal.
12) Kerusakan pada sistem komputer, jaringan komunikasi dan jalur telepon.
Tentunya efek-efek harmonik yang telah disebutkan di atas akan
menimbulkan pengaruh ekonomis yang sangat signifikan. Mengurangi umur
peralatan berarti peralatan harus diganti lebih cepat. Beban lebih pada sistem
distribusi mengakibatkan level pelanggan daya dituntut untuk dinaikkan
dengan rugi-rugi daya tambahan, jika tidak instalasi harus ditingkatkan.
Distorsi pada arus dapat menyebabkan trip dan menghentikan peralatan
produksi
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) merupakan
lembaga atau organisai internasional yang menangani masalah listrik dan
elektronika. Lembaga ini melakukan penelitian dan analisis untuk
menetapkan standar atau batas sebagai aturan yang menjadi referensi
kelistrikan dan elektronika dibeberapa negara di dunia. Standar IEEE no. 519
tahun 2002 telah menetapkan batas distorsi untuk gelombang arus dan
-
7/23/2019 Handout Analisis Sistem Tenaga Listrikdfdfdfdfdfdfdfdf
16/32
Analisis Sistem Tenaga Listrik 16
tegangan pada sistem transmisi dan distribusi listrik. Distorsi untuk tegangan
didasarkan pada nilai nominal tegangan yang bekerja, sementara untuk
distorsi arus dibatasi berdasarkan nilai perbandingan antara arus hubung
singkat dan arus beban (SCA/IL). Standarisasi distorsi tegangan juga dibatasi
berdasarkan distorsi yang disebabkan oleh tiap-tiap frekuensi harmonik,
sedangkan untuk standarisasi distorsi arus dibatasi berdasarkan distorsi yang
disebabkan oleh frekuensi harmonik khusus, yang menjadi dasar frekuensi
harmonik lainnya. Pada tabel 2 dan 3 adalah besarnya batas distorsi
tegangan dan arus berdasarkan standar IEEE 519 dalam S. M. Halpin
(2001).
Tabel 2. Batas distorsi tegangan sistem transmisi dan distribusi listrik
Nominal Voltage Individual Harmonic Order THD
V 69 kV 3,0 % 5,0 %
69 kV < V < 161 kV 1,5 % 2,5 %
V 161 kV 1,0 % 1,5 %
Tabel 3. Batas distorsi arus
SCA/ILIndividual harmonic order (h) current distortionlimit
THDH < 11 11 h